1. SylabUZ
2. Wydział Mechaniczny
3. semestr zimowy 2023/2024
4. Inżynieria biomedyczna - pierwszego stopnia z tyt. inżyniera
5. Podstawy elektrotechniki i elektroniki

Wygeneruj PDF dla tej strony

Podstawy elektrotechniki i elektroniki - opis przedmiotu

Cel przedmiotu

Nabycie wiedzy o podstawowych elementach i obwodach elektrycznych oraz elementach elektronicznych analogowych i cyfrowych. Poznanie podstawowych metod analizy obwodów elektrycznych i układów elektronicznych.

Wymagania wstępne

Zapisz zmiany

Ogólna wiedza z matematyki w zakresie liczb zespolonych, rachunku macierzowego, pojęcia pochodnej i całki.

Zakres tematyczny

Wykład:

Obwody elektryczne DC i AC: prąd, napięcie, prawo Ohma, Kirchhoffa. Dwójniki pasywne w obwodach elektrycznych RLC: rezystor, kondensator, cewka indukcyjna. Dwójniki aktywne: źródła napięciowe i prądowe. Obwody z dwójnikami aktywnymi i pasywnymi.

Metody analizy obwodów: prawo Ohma, prawa Kirchhoffa, metoda potencjałów węzłowych, zasada superpozycji prądów i napięć. Dwójniki zastępcze,  twierdzenia Thevenina i Nortona. Transformator sieciowy AC. Zasada działania silnika asynchronicznego i prądnicy DC. 

Elementy elektroniczne: diody, tranzystory bipolarne i unipolarne, elementy optoelektroniczne – budowa, parametry i charakterystyki. Wzmacniacz operacyjny idealny i jego podstawowe konfiguracje pracy. Wzmacniacze ogólnego przeznaczenia i specjalne. Zasilacze prostownikowe i impulsowe: zasada działania i parametry. Klucze tranzystorowe. 

Układy logiczne: kombinacyjne – bramki elementarne, dekoder , multiplekser, demultiplekser, sekwencyjne – przerzutniki (RS, D, D – latch, JK, T), rejestry, pamięci stałe ROM, pamięci RAM, pamięci flash i masowe. Mikroprocesor: uproszczona struktura, bloki funkcjonalne, układy we-wy, magistrale. 

Wykład 15 spotkań po 2 godziny, tematyka: 
1. Pojęcia podstawowe, elementy obwodu, prawo Ohma.
2. Prawa Kirchhoffa, źródła, metoda superpozycji.
3. Metoda potencjałów węzłowych.
4. Twierdzenia o dwójniku zastępczym.
5. Przebiegi sinusoidalne, metoda symboliczna.
6. Impedancja zespolona, moc.
7. Półprzewodniki, diody.
8. Tranzystory bipolarne i unipolarne.
9. Wzmacniacz operacyjny.
10. Transformator, zasilacze.
11. Elementy techniki cyfrowej wprowadzenie.
12. Układy kombinacyjne.
13. Układy sekwencyjne, pamięci, mikroprocesor.
14. Elementy napędów elektrycznych.
15. Podsumowanie, powtórka.

Laboratorium: Doświadczalne sprawdzenie praw obwodów elektrycznych (prawo Ohma, Kirchhoffa, twierdzenie Thevenina, zasada superpozycji prądów i napięć). Badanie elementarnych dwójników biernych: rezystora, kondensatora, oraz dwójników aktywnych: źródło napięciowe i źródło prądowe. Badanie wybranych układów czwórników biernych: dzielniki napięcia i prądu, oraz czwórników aktywnych: wzmacniacz  napięciowy odwracający i nieodwracający. Doświadczalne sprawdzenie parametrów diod oraz układów wzmacniaczy napięciowych zbudowanych na tranzystorze bipolarnym (OE, OC), unipolarnym (OS i wtórnik OD) i wzmacniaczu operacyjnym (wzmacniacz odwracający, nieodwracający, różnicowy, wtórnik). Badanie elementarnych bramek logicznych (NOT, NOR, NAND, ExOR). Konwersja bramek. Badanie elementarnych układów sekwencyjnych: przerzutnik RS, JK, D, D-latch. 

Laboratorium 15 spotkań po 2 godziny, tematy ćwiczeń:
1. Dwójniki rezystancyjne 
2. Kondensatory i bierne dwójniki RC
3. Dwójniki aktywne - źródła napięciowe DC
4. Dwójniki aktywne - źródła prądowe DC
5. Czwórniki bierne - dzielniki napięcia i prądu 
6. Czwórniki aktywne - wzmacniacze napięcia
7. Prostowniki i diody LED
8. Stabilizator z diodą Zenera, Filtry 
9. Tranzystor bipolarny
10. Wzmacniacz tranzystorowy OE, OC
11. Wzmacniacz operacyjny
12. Bramki logiczne
13. Układy sekwencyjne
14. Termin odróbczy
15. Termin odróbczy

Metody kształcenia

Wykład: forma audytoryjna.

Zajęcia laboratoryjne są prowadzone w dwóch odrębnych blokach: laboratorium podstaw elektrotechniki i laboratorium podstaw elektroniki.

Efekty uczenia się i metody weryfikacji osiągania efektów uczenia się

Opis efektu	Symbole efektów	Metody weryfikacji	Forma zajęć

Warunki zaliczenia

Wykład: jest zaliczany na podstawie egzaminu pisemnego lub/i ustnego. 

Laboratorium: Warunkiem zaliczenia jest wykonanie wszystkich ćwiczeń przewidzianych w programie oraz uzyskanie pozytywnych ocen z wszystkich sprawozdań. 

Składowe oceny końcowej:  wykład: 55% + laboratorium: 45%

Literatura podstawowa

1. Kłosiński R.: Materiały do wykładu "Podstawy elektrotechniki i Elektroniki", materiały niepublikowane, Zielona Góra, 2010 - 2023.
2. Bolkowski S.: Obwody elektryczne liniowe w stanie ustalonym. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1974.
3. Cichowska Z., Pasko M.: Wykłady z elektrotechniki teoretycznej. Cz. I Działy podstawowe. Cz. II Prądy sinusoidalnie zmienne. Wydawnictwo Politechniki Śląskiej Gliwice 1998;
4. Tietze U., Schenk Ch.: Układy półprzewodnikowe. Wydawnictwa Naukowo-Techniczne, Warszawa, 1996.
5. Nadachowski M., Kulka Z.: Analogowe układy scalone. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1985.
6. Horowitz P., Hill W.: Sztuka elektroniki. Wydawnictwa Komunikacji i Łączności, Warszawa, 1997.
7. Krzyżanowski R.: Układy mikroprocesorowe, PWN, 2012.
8. Kłos Z.: Instrukcje do ćwiczeń laboratoryjnych. Materiały niepublikowane, Zielona Góra, 2009-2010.

Literatura uzupełniająca

1. Paul Scherz: Practical Electronics for Inventors, McGraw-Hill.

2. Niederliński A.: Mikroprocesory, mikrokomputery, mikrosystemy. Wydawnictwa Szkolne i Pedagogiczne, Warszawa, 1987.

Uwagi

Zmodyfikowane przez dr hab. inż. Radosław Kłosiński, prof. UZ (ostatnia modyfikacja: 29-03-2023 20:37)